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Come l'intelligenza artificiale visiva migliora il rilevamento dei difetti sulle linee di produzione

Scopri come i sistemi di visione artificiale consentono il rilevamento dei difetti in tempo reale, migliorano il controllo qualità e riducono gli errori di produzione sulle linee di assemblaggio ad alta velocità.

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Un piccolo difetto o un'anomalia potrebbero sembrare insignificanti all'inizio, ma con il tempo possono aggravarsi sotto pressione, causando costose riparazioni, richiami e perdita di fiducia da parte dei consumatori. Affidarsi esclusivamente all'ispezione manuale aumenta questo rischio, e ciò vale per diversi settori industriali.

Piccole crepe, ammaccature, lievi disallineamenti e imperfezioni superficiali sui prodotti possono essere difficili da individuare, specialmente in ambienti di produzione ad alta velocità e ad alto volume. Mentre l'ispezione manuale funzionava bene quando la produzione era più lenta e meno complessa, oggi le linee di produzione operano su una scala completamente diversa.

I processi sono più veloci, più automatizzati e più esigenti che mai. I metodi tradizionali di controllo qualità semplicemente non riescono a stare al passo.

Per affrontare queste sfide, i produttori stanno adottando sistemi di visione artificiale. La visione artificiale è una branca dell'intelligenza artificiale (AI) che consente alle macchine di analizzare e interpretare i dati visivi. Questi sistemi sono in grado di monitorare continuamente i prodotti sulla linea di produzione e identificare automaticamente modelli irregolari o difetti.

Ad esempio, i modelli di visione artificiale, come Ultralytics , supportano varie attività di visione in tempo reale come il rilevamento di oggetti, la segmentazione di istanze e la classificazione di immagini. Nello specifico, per il rilevamento dei difetti, questi modelli sono in grado di scansionare le superfici dei prodotti mentre questi si muovono lungo le linee di produzione, identificare modelli irregolari, detect crepe o ammaccature e segnalare i difetti in tempo reale.

Fig. 1. Esempi di rilevamento di difetti sulla superficie metallica (Fonte)

In questo articolo esploreremo l'uso della visione artificiale per il rilevamento dei difetti e vedremo come aiuta i produttori a mantenere la qualità dei prodotti nelle linee di produzione intelligenti. Cominciamo!

La necessità di rilevare i difetti nell'automazione della produzione

Ecco alcuni dei fattori principali che rendono il rilevamento basato sull'intelligenza artificiale così essenziale negli ambienti di produzione intelligenti

  • Ambienti di produzione difficili: gli impianti di produzione operano spesso in condizioni quali polvere, calore, vibrazioni e illuminazione variabile. Il rilevamento affidabile dei difetti deve funzionare in modo coerente nonostante questi fattori ambientali.
  • Dipendenza dalla forza lavoro: l'ispezione tradizionale si basa su operatori umani. Con l'aumentare della produzione, mantenere una precisione costante durante i turni e le lunghe ore di lavoro diventa sempre più difficile.
  • Sfide operative: le linee di assemblaggio funzionano ad alta velocità. I sistemi di ispezione devono stare al passo con questo ritmo e valutare ogni prodotto senza interrompere il flusso di lavoro.
  • Il costo dei difetti: prima viene rilevato un difetto, minore sarà il costo della correzione. Il rilevamento in fase avanzata, specialmente dopo la spedizione, può comportare rilavorazioni, sprechi e richiami.
  • Requisiti di coerenza e tracciabilità: molte aziende si concentrano sul mantenimento dei propri standard di qualità. I sistemi automatizzati registrano i dati delle ispezioni, facilitando il track , garantendo la trasparenza e mantenendo la responsabilità.

Che cos'è il rilevamento dei difetti basato sulla visione?

Il rilevamento dei difetti tramite visione artificiale si avvale di telecamere e sistemi di visione artificiale per identificare i difetti dei prodotti durante la fase di produzione. Questi sistemi scansionano i prodotti mentre avanzano lungo la linea di produzione e verificano che soddisfino gli standard di qualità. 

Molte aziende stanno già utilizzando questa tecnologia nei propri impianti di produzione. Infatti, il mercato globale dell'intelligenza artificiale per il rilevamento dei difetti industriali è destinato a raggiungere i 6,07 miliardi di dollari entro il 2035. 

Uno dei fattori chiave alla base di questa crescita è la capacità dei modelli di visione artificiale di detect difetti rari. Grazie all'addestramento su immagini di esempio etichettate, modelli come YOLO26 possono imparare a riconoscere un'ampia gamma di problemi.

Vari tipi di difetti

Negli ambienti di produzione reali, i difetti possono presentarsi in molte forme. Ecco alcuni problemi comuni che possono essere identificati utilizzando tecnologie di visione artificiale ed elaborazione delle immagini:

  • Difetti superficiali: includono graffi, ammaccature, crepe, scolorimento e altri difetti superficiali.
  • Difetti dimensionali: questi difetti si verificano quando un prodotto ha dimensioni errate, è disallineato o presenta problemi di forma.
  • Difetti di assemblaggio: quando alcuni componenti sono mancanti, posizionati in modo errato o disallineati sulla linea di assemblaggio, si verificano difetti di assemblaggio che possono influire sulle prestazioni del prodotto e sulla qualità complessiva.
  • Difetti di fabbricazione: si verificano durante il processo di produzione a causa di errori nei materiali, nelle attrezzature o nel controllo dei processi. Ad esempio, nella produzione di circuiti stampati (PCB) o semiconduttori, problemi quali strati disallineati, giunti di saldatura incompleti o contaminazione possono derivare da variazioni di processo e portare a componenti difettosi.
  • Difetti di stampa o etichettatura: si verificano quando il testo è sfocato, la stampa è irregolare, mancano informazioni o le etichette sono posizionate in modo errato sul prodotto o sulla confezione.

Come funziona il rilevamento dei difetti basato sulla visione

Successivamente, esaminiamo più da vicino il funzionamento di un sistema di rilevamento dei difetti che utilizza sistemi di telecamere e modelli di intelligenza artificiale visiva. 

In una configurazione tipica, le telecamere sono posizionate lungo la linea di assemblaggio per acquisire dati visivi chiari mentre i prodotti passano attraverso le diverse fasi di produzione. Queste immagini ad alta risoluzione vengono raccolte e organizzate in set di dati per un modello di visione artificiale.

Le immagini fungono da dati di addestramento. Un modello di visione artificiale può essere addestrato su esempi di prodotti sia buoni che difettosi, in modo da imparare a distinguerli con precisione. 

Ad esempio, nell'ispezione dei tappi delle bottiglie, i tappi possono variare in termini di dimensioni, colore e forma. È possibile utilizzare un sistema di visione per identificare difetti superficiali, disallineamenti o difetti strutturali mentre si muovono lungo la linea di produzione. Quando viene rilevato un problema, viene immediatamente segnalato.

Fig. 2. Rilevamento di vari difetti nei tappi delle bottiglie di diverse dimensioni e colori (Fonte)

A seconda della configurazione, i sistemi di ispezione basati sull'intelligenza artificiale possono operare direttamente sulle linee di assemblaggio e supportare un processo decisionale rapido. Negli ambienti di produzione reali, un sistema automatizzato di questo tipo migliora la coerenza, rafforza il controllo qualità e rende più affidabile l'individuazione dei difetti su larga scala.

Principali attività di visione artificiale utilizzate per il rilevamento dei difetti 

In genere, i sistemi di rilevamento dei difetti basati sull'intelligenza artificiale visiva si basano su una serie di attività di visione artificiale. Ciascuna di queste attività svolge un ruolo importante nel processo di controllo qualità. 

I modelli di visione artificiale all'avanguardia, come YOLO26, supportano queste attività, rendendole affidabili per gli ambienti di produzione reali. Ecco una panoramica di alcune di queste attività:

  • Classificazione delle immagini: la classificazione è l'attività più semplice della visione artificiale. Analizza un'immagine e la classifica in categorie quali "difetto" o "nessun difetto". 
  • Rilevamento di oggetti: consente ai modelli di identificare e localizzare i difetti all'interno di un'immagine. È in grado di tracciare dei riquadri attorno a problemi quali crepe, ammaccature, macchie o parti mancanti, rendendo il processo di ispezione più preciso e facile da interpretare.
  • Tracciamento degli oggetti: questa funzione viene utilizzata per track prodotto o un difetto rilevato attraverso i fotogrammi. Aiuta a mantenere la continuità nell'ispezione e impedisce che i difetti vengano conteggiati più di una volta.
  • Segmentazione dell'istanza: la segmentazione dell'immagine delinea la forma e l'area esatte di un difetto a livello di pixel. Questo livello di dettaglio è utile quando si misurano le dimensioni, la diffusione o la gravità di un difetto.
  • Rilevamento dei riquadri orientati (OBB): il rilevamento OBB viene utilizzato per disegnare riquadri ruotati allineati con la direzione del difetto. Ciò migliora la precisione, specialmente quando si tratta di difetti stretti o inclinati. 
Fig. 3. Utilizzo di diverse attività di visione artificiale per il rilevamento dei difetti di fusione (Fonte)

Applicazioni di visione artificiale per il miglioramento dei processi produttivi

La visione artificiale prevede l'uso di telecamere, sensori e software di elaborazione delle immagini per ispezionare, analizzare e guidare automaticamente i processi di produzione in tempo reale ed è ampiamente utilizzata in settori quali quello automobilistico, elettronico, farmaceutico, alimentare e delle bevande e della produzione di beni di consumo.

Passiamo ora ad alcuni esempi reali che dimostrano come la visione artificiale possa migliorare la qualità, l'efficienza e l'uniformità dell'intero processo produttivo.

Ispezione visiva nella produzione dell'acciaio

Quando si tratta della produzione di lamiere di acciaio, i difetti sono spesso impercettibili. Ad esempio, una lamiera può sembrare liscia a prima vista, ma nascondere un graffio sottile o un difetto superficiale causato durante la laminazione o il trattamento termico. Con migliaia di lamiere che passano attraverso le linee di produzione ogni ora, affidarsi all'ispezione manuale diventa sempre più difficile.

Per migliorare la precisione, i produttori stanno implementando sistemi di visione artificiale direttamente sulle linee di produzione. Questi sistemi analizzano in tempo reale la struttura superficiale, l'allineamento e i modelli strutturali. Se viene rilevata un'irregolarità, questa viene immediatamente segnalata per ulteriori interventi. 

Fig. 4. Esame dei difetti presenti sulle lamiere di acciaio (Fonte)

Controllo qualità più intelligente degli imballaggi alimentari grazie alla visione artificiale

I produttori alimentari prestano molta attenzione al contenuto di ogni confezione. Tuttavia, possono comunque verificarsi errori di confezionamento quali bustine mancanti, conteggi errati o sigillature difettose. 

Questi problemi possono sembrare minori, ma costituiscono difetti del prodotto e spesso causano reclami da parte dei clienti. Per ridurre il rischio, i produttori stanno sfruttando i sistemi di visione artificiale per il controllo qualità in linea. 

Questi sistemi monitorano il conteggio degli articoli, la disposizione e la visibilità mentre i prodotti avanzano lungo la linea di produzione. Ogni confezione viene valutata attentamente da modelli di visione artificiale e qualsiasi anomalia viene immediatamente segnalata.

Esaminando ogni unità in tempo reale, questi sistemi di ispezione aiutano a rimuovere i prodotti difettosi prima che lascino lo stabilimento. Ciò migliora l'uniformità, rafforza il controllo qualità e supporta il rilevamento di difetti su larga scala senza interrompere le operazioni.

Ottimizzazione del rilevamento dei difetti nel processo di lavorazione del legno

Il legno è un materiale naturale e ogni tavola di legno ha caratteristiche uniche. Ad esempio, nodi, crepe, venature irregolari e fessurazioni superficiali sono comuni. 

Mentre alcuni sono di natura estetica, altri riducono la resistenza strutturale e diminuiscono il valore del prodotto. Nelle linee di produzione veloci, l'ispezione manuale di ogni tavola di legno può comportare un controllo di qualità non uniforme.

Per migliorare questo processo, gli stabilimenti utilizzano sistemi di visione artificiale per il rilevamento automatico dei difetti. Man mano che le tavole avanzano lungo la linea di produzione, vengono acquisite immagini dettagliate della superficie della tavola di legno. Quindi, un modello di visione artificiale è in grado di analizzare in tempo reale le variazioni di texture e le venature del legno, identificando potenziali difetti del prodotto.

Fig. 5. Difetti del legno quali nodi sani, nodi marci, fessure e fori di insetti (Fonte)

Punti chiave 

Vision AI sta aiutando i produttori a migliorare il controllo qualità grazie al monitoraggio in tempo reale lungo tutta la linea di produzione. Man mano che gli articoli passano attraverso le varie fasi del processo produttivo, i modelli di visione artificiale analizzano le immagini e segnalano immediatamente eventuali irregolarità con elevata precisione. 

Questa ispezione continua garantisce standard costanti e supporta la fornitura di prodotti di alta qualità. Operando in tempo reale e integrandosi perfettamente con i flussi di lavoro di produzione esistenti, i sistemi di visione artificiale rendono il controllo qualità più efficiente, accurato e scalabile.

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